Dioda
Semikonduktor
Teori Semikonduktor
Operasi semua komponen benda
padat seperti dioda, LED, Transistor Bipolar dan FET serta Op-Amp atau
rangkaian terpadu lainnya (solid state) didasarkan atas sifat-sifat
semikonduktor. Secara umum semikonduktor adalah bahan yang sifat-sifat
kelistrikannya terletak antara sifat-sifat konduktor dan isolator. Sifat-sifat
kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh
temperatur, cahaya atau medan magnit, tetapi pada semikonduktor sifat-sifat
tersebut sangat sensitif.
Seperti
ditunjukkan pada gambar 1.1 atom silikon mempunyai elektron yang mengorbit
(yang mengelilingi inti) sebanyak 14 dan atom germanium mempunyai 32 elektron.
Pada atom yang seimbang (netral) jumlah elektron dalam orbit sama dengan jumlah
proton dalam inti. Muatan listrik sebuah elektron adalah: - 1.602-19 C dan
muatan sebuah proton adalah: + 1.602-19 C.
Meskipun
terikat dengan kuat dalam struktur kristal, namun bisa saja elektron valensi
tersebut keluar dari ikatan kovalen menuju daerah konduksi apabila diberikan
energi panas. Bila energi panas tersebut cukup kuat untuk memisahkan elektron
dari ikatan kovalen maka elektron tersebut menjadi bebas atau disebut dengan
elektron bebas. Pada suhu ruang terdapat kurang lebih 1.5 x 1010 elektron bebas
dalam 1 cm3 bahan silikon murni (intrinsik) dan 2.5 x 1013 elektron bebas pada
germanium. Semakin besar energi panas yang diberikan semakin banyak jumlah
elektron bebas yang keluar dari ikatan kovalen, dengan kata lain konduktivitas
bahan meningkat.
Pada bahan
semikonduktor lebar daerah terlarang relatif kecil. Pada suhu mutlak 0o Kelvin,
tidak ada elektron valensi yang keluar ke pita konduksi, sehingga pada suhu ini
bahan semikonduktor merupakan isolator yang baik. Namun pada suhu ruang, energi
panas mampu memindahkan sebagian elektron valensi ke pita konduksi (menjadi
elektron bebas). Pada bahan silikon dan germanium masing-masing Eg-nya adalah
1.1 eV dan 0.67 eV. Semikonduktor ada 2 type yaitu :
1. Semikonduktor type n
Apabila
bahan semikonduktor intrinsik (murni) diberi (didoping) dengan bahan bervalensi
lain maka diperoleh semikonduktor ekstrinsik. Pada bahan semikonduktor intrinsik,
jumlah elektron bebas dan holenya adalah sama. Konduktivitas semikonduktor
intrinsik sangat rendah, karena terbatasnya jumlah pembawa muatan yakni hole
maupun elektron bebas tersebut.
Pada bahan
type n disamping jumlah elektron bebasnya (pembawa mayoritas) meningkat,
ternyata jumlah holenya (pembawa minoritas) menurun. Hal ini disebabkan karena
dengan bertambahnya jumlah elektron bebas, maka kecepatan hole dan elektron
ber-rekombinasi (bergabungnya kembali elektron dengan hole) semakin meningkat.
Sehingga jumlah holenya menurun. Level energi dari elektron bebas sumbangan
atom donor dapat digambarkan seperti pada gambar 1.6. Jarak antara pita
konduksi dengan level energi donor sangat kecil yaitu 0.05 eV untuk silikon dan
0.01 eV untuk germanium. Oleh karena itu pada suhu ruang saja, maka semua
elektron donor sudah bisa mencapai pita konduksi dan menjadi elektron bebas.
Bahan
semikonduktor type n dapat dilukiskan seperti pada gambar 1.7. Karena atomatom
donor telah ditinggalkan oleh elektron valensinya (yakni menjadi elektron
bebas), maka menjadi ion yang bermuatan positip. Sehingga digambarkan dengan
tanda positip. Sedangkan elektron bebasnya menjadi pembawa mayoritas. Dan
pembawa minoritasnya berupa hole.
2. Semikonduktor type P
Seperti
halnya pada semikonduktor type n, secara keseluruhan kristal semikonduktor type
n ini adalah netral. Karena jumlah hole dan elektronnya sama. Pada bahan type
p, hole merupakan pembawa muatan mayoritas. Karena dengan penambahan atom dopan
akan meningkatkan jumlah hole sebagai pembawa muatan. Sedangkan pembawa
minoritasnya adalah elektron.
Jarak
antara level energi akseptor dengan pita valensi sangat kecil yaitu sekitar
0.01 eV untuk germanium dan 0.05 eV untuk silikon. Dengan demikian hanya
dibutuhkan energi yang sangat kecil bagi elektron valensi untuk menempati hole
di level energi akseptor. Oleh karena itu pada suhur ruang banyak sekali jumlah
hole di pita valensi yang merupakan pembawa muatan. Bahan semikonduktor type p
dapat dilukiskan seperti pada gambar 1.10. Karena atom-atom akseptor telah
menerima elektron, maka menjadi ion yang bermuatan negatip. Sehingga
digambarkan dengan tanda negatip. Pembawa mayoritas berupa hole dan pembawa
minoritasnya berupa elektron.
Ø Dioda Semikonduktor
Dioda
semikonduktor dibentuk dengan cara menyambungkan semikonduktor type p dan type
n. Pada saat terjadinya sambungan (junction) p dan n, hole-hole pada bahan p
dan elektron-elektron pada bahan n disekitar sambungan cenderung untuk
berkombinasi. Hole dan elektron yang berkombinasi ini saling meniadakan,
sehingga pada daerah sekitar sambungan ini kosong dari pembawa muatan dan
terbentuk daerah pengosongan (depletion region).
Ø Bias Mundur (Reverse Bias)
Bias mundur
adalah pemberian tegangan negatip baterai ke terminal anoda (A) dan tegangan
positip ke terminal katoda (K) dari suatu dioda. Dengan kata lain, tegangan
anoda katoda VA-K adalah negatip (VA-K < 0). Gambar 1.12 menunjukkan dioda
diberi bias mundur.
Karena pada
ujung anoda (A) yang berupa bahan tipe p diberi tegangan negatip, maka
hole-hole (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutup negatip baterai menjauhi
persambungan. Demikian juga karena pada ujung katoda (K) yang berupa bahan tipe
n diberi tegangan positip, maka elektron-elektron (pembawa mayoritas) akan
tertarik ke kutup positip baterai menjauhi persambungan. Sehingga daerah
pengosongan semakin lebar, dan arus yang disebabkan oleh pembawa mayoritas
tidak ada yang mengalir.
Ø Bias Maju (Foward Bias)
Apabila tegangan positip
baterai dihubungkan ke terminal Anoda (A) dan negatipnya ke terminal katoda
(K), maka dioda disebut mendapatkan bias maju (foward bias). Dengan demikian VA-K
adalah positip atau VA-K > 0. Gambar 1.13 menunjukan dioda diberi bias maju.
Dengan pemberian polaritas tegangan seperti pada gambar 1.13,
yakni VA-K positip, maka pembawa mayoritas dari bahan tipe p (hole) akan
tertarik oleh kutup negatip baterai melewati persambungan dan berkombinasi
dengan elektron (pembawa mayoritas bahan tipe n). Demikian juga elektronnya
akan tertarik oleh kutup positip baterai untuk melewati persambungan. Oleh
karena itu daerah pengosongan terlihat semakin menyempit pada saat dioda diberi
bias maju. Dan arus dioda yang disebabkan oleh pembawa mayoritas akan mengalir,
yaitu ID.
Sumber
Pustaka Boylestad and Nashelsky.
(1992). Electronic Devices and Circuit Theory, 5th ed. Engelwood Cliffs,
NJ: Prentice-Hall, Inc. Floyd, T. (1991). Electric Circuits Fundamentals.
New York: Merrill Publishing Co. Malvino, A.P. (1993). Electronic Principles
5th Edition. Singapore: McGraw-Hill, Inc. Milman & Halkias. (1972). Integrated
Electronics: Analog and Digital Circuits and Systems. Tokyo: McGraw-Hill,
Inc. Savant, Roden, and Carpenter. (1987). Electronic Circuit Design: An
Engineering Approach. Menlo Park, CA: The Benjamin/Cummings Publishing
Company, Inc. Stephen, F. (1990). Integrated devices: discrete and
integrated. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc.
komputer adalah suatu alat bantu manusia untuk memudahkan kegiatan atau pekerjaan seseorang. pada zaman yang penuh dengan modern ini sudah bukan hal awam lagi dengar yang namanya komputer, mulai dari kalangan anak - anak, remaja maupun orang dewasa. Dalam memainkan atau menjalankan komputer, wajib hukumnya mengetahui software - software dan fungsinya pada komputer. berikut adalah macam - macam software beserta fungsinya.
